Проект системы хладоснабжения мясокомбината: определение размеров камер, их планировка. Расчет температуры кипения холодильного агента, конденсации и теплопритоков; построение циклов холодильных машин. Подбор компрессоров, вспомогательного оборудования.
Аннотация к работе
Определение строительных площадей для камер Расчет температуры кипения холодильного агента для каждого типа камер Расчет и подбор воздухоохладителей.
Введение
1. Определение строительных площадей для камер
2. Планировка
3. Расчет температуры кипения холодильного агента для каждого типа камер
4. Расчет теплопритоков
5. Определение температуры конденсации
6. Построение циклов холодильных машин
7. Расчет и подбор воздухоохладителей
8. Расчет и подбор компрессоров
9. Расчет и подбор конденсаторов
10. Расчет и подбор вспомогательного холодильного оборудования
11. Схема холодильной установки (функциональная)
Список литературы
Задание на проектирование
Спроектировать систему хладоснабжения для объекта мясной промышленности по следующим данным: 1. Наименование объекта: холодильник мясокомбината.
2. Место расположения объекта: г. Оренбург
3. Характеристики объекта: · Производительность мясокомбината - 16 т/сутки при 2-х сменной работе;
· Структура емкости холодильника: O Вместимость камер хранения мороженных грузов - 910 т
O Вместимость камер хранения охлажденного мяса - 115 т
O Производительность камер охлаждения мяса - 32 т/сутки
O Производительность камер замораживания мяса - 20 т/сутки
4. Хладагент: R 717
5. Способ подачи хладагента в испарительную систему: 6. Среда, охлаждающая конденсатор - вода.
Омск: · Среднемесячная температура самого жаркого месяца тср. мес.=21,9 °C
· Температура абсолютного максимума та.м = 42°C
· Средняя максимальная температура в самый жаркий месяц тср.м = 28,5°C
· Средняя температура годовая тср.год. = 3,9°C
· Среднемесячная относительная влажность самого жаркого месяца в 13 ч. ?н=40%
Введение
Холодильник - это промышленное предприятие, предназначенное для охлаждения, замораживания и хранения скоропортящихся продуктов.
Холодильники имеют характерные особенности: 1. В них обрабатываются и храниться продукты, требующие для своего хранения поддержания заданных температур ниже температуры окружающей среды и определенной относительной влажности, а в некоторых случаях - заданной подвижности воздуха и определенного воздухообмена или даже определенного состава газовой среды () например, при хранении фруктов с среде с повышенным содержанием диоксида углерода или другого газа).
2. Теплота и влага наружного воздуха стремится проникнуть в холодильник, что требует создания специальных ограждений для уменьшения проникновения теплоты и влаги внутрь помещения и разработки метода устранения вредных последствий этого явления.
3. Большой объем перемещаемых грузов и необходимость их быстрой разгрузки требует широкого применения транспортных средств.
4. К холодильникам предъявляют высокие санитарные требования.
Холодильники различают по целевому назначению. В данной работе произведен расчет распределительного холодильника при мясокомбинате, который предназначен для первичной обработки продуктов холодом. Он оснащен оборудованием небольшой производительности для охлаждения и замораживания продуктов. В структуре холодильника помещения для хранения занимают большой объем. В холодильнике мясокомбината происходит следующие технологические процессы: 1. Сортировка
2. Взвешивание
3. Охлаждение мяса до t=0°C
4. Замораживание мяса до t=-30°C
5. Хранение охлажденного мяса при t=0°C
6. Хранение замороженого мяса при t=20°C
7. Взвешивание
8. Выпуск продукции
1. Определение строительных площадей для камер
Число и размер камер зависят от состава и емкости холодильника. Площадь камер холодильника определяют по условной емкости холодильника, исходя из нормы загрузки грузового объема 0,35 т/м3.
1. Определение размеров камер хранения мороженого мяса
Вместимость камеры хранения мороженного мяса гдеqv=0,35 т/м3 - норма загрузки мороженного мяса
Vгр. мор.=910/0,35=2600 м3
Грузовая площадь занятая мороженным мясом.
где hгр.=4,5 м - грузовая высота
Fm=2600/4,5=577,9 м2
Строительная площадь камеры хранения мороженного мяса где ?=0,7 -
Fctp.зам.=577,9/0,7=825,4 м2
Определение строительных прямоугольников для камер хранения мороженного мяса
Один блок примем равным 6м*12м (72 м2)
N=825,4/72=11,5?12 шт.
2. Определение размеров камеры хранения охлажденного мяса
Строительная площадь камеры хранения охлажденного мяса где qохл.=0,25 т/м2 - норма загрузки охлажденного мяса, отнесенная к 1 м2 строительной площади камеры.
Fctp.охл.=115/0,25=460 м2
Определение строительных прямоугольников для камеры хранения охлажденного мяса
Один блок примем равным 6м*12м (72 м2)
N=460/72?7 шт. мясокомбинат хладоснабжение камера установка
3. Определение размеров камер замороженного мяса
Строительная площадь камер замораживания мяса где ?ц=24 часа - время цикла замораживания; qctp.=0,25 т/м2 - норма загрузки камеры, отнесенная к 1 м2 строительной площади камеры.
Fзам.=2·20·24/0,25·24=160 м2
Определение строительных прямоугольников для камеры замораживания мяса
Один блок примем равным 6м*12м (72 м2)
N=160/72?3 шт.
Определение размеров камер охлаждения мяса.
Строительная площадь камеры охлаждения мяса где ?ц=18 часа - время цикла замораживания; qctp.=0,25 т/м2 - норма загрузки камеры, отнесенная к 1 м2 строительной площади камеры.
Fохл.=2·32·18/0,25·24=192 м2
Определение строительных прямоугольников для камеры охлаждения мяса
Один блок примем равным 6м*12м (72 м2)
N=192/72?3шт.
4. Суммарная строительная площадь производственных помещений холодильника
?Fctp.=825,4 460 160 192=1637,4 м2
Строительная площадь холодильника где ?=0,8 - коэффициент использования площади холодильника
Fхол. = 1637,4/0,8=2046,75 м2
5. Определение количества строительных прямоугольников площади холодильника
Один блок примем равным 6м*12м (72 м2)
N=2046,75/72?28шт.
2. Планировка
Под планировкой холодильника понимают размещение всех производственных и вспомогательных помещений как по горизонтали (в плане) так и по вертикали (по этажам).
Для достижения наибольшего эффекта рациональности при планировке придерживаются следующих принципов: 1. Планировка должна соответствовать принятой в проекте схеме технологического процесса.
2. Планировка должна способствовать уменьшению первоначальных затрат на строительство предприятия, стандартизация строительных конструкций, сокращению площадей вспомогательных помещений.
3. Планировка должна обеспечить дешевую и удобную эксплуатацию предприятия за счет сокращения площади поверхности наружных ограждений (снижая тем самым объем и плотность теплопритоков) и объединение охлаждаемых помещений в единый холодильный блок с одинаковой или близкой температурой.
Планировку холодильника наиболее рационально вести по числу полученных при расчете строительных прямоугольников, образованных сеткой колонн. При планировке может оказаться, что расчетное число прямоугольников не обеспечивает удобного расположения камер, правильного сочетания площадей, отведенного для хранения мороженных и охлажденных грузов. В таком случае при планировке возможно отсупление от расчетного числа прямоугольников (рассчитанной площади холодильниак) в ту иди другую сторону в разумных пределах.
3. Расчет температуры кипения холодильного агента для каждого типа камер
Температура кипения хладагента для камеры охлаждения и камеры хранения охлажденного мяса. t01=0-10°C= -10°C
Температура кипения хладагента для камер хранения мороженного мяса t02=-20°C-10°C= -30°C
Температура кипения хладагента для камер замораживания мяса t03= -30°C-10°C= -40°C
4. Расчет теплопритоков по каждому типу камер
Камеры замораживания, охлаждения и камеры хранения охлажденного мяса оснащаются воздухоохладителями. Камеры хранения замороженных грузов оснащаются батареями. Для подбора охлаждающих приборов необходимо рассчитать теплопритоки по каждому типу камер.
Расчет теплопритоков для камеры замораживания мяса где qw=1 КВТ/м2 - удельный теплоприток при температуре помещения t= -30°C
Q=1·160=160 КВТ
Расчет теплопритоков для камеры хранения охлажденного мяса где qw=0,08-0,1 КВТ/м2 - удельный теплоприток при температуре помещения t=0°C; выбираем qw= 0,1 КВТ/м2
Q=0,1·460=46 КВТ
Расчет теплопритоков для камеры хранения замороженного мяса где qw=0,07-0,09 КВТ/м2 - удельный теплоприток при температуре помещения t= -20°C, выбираем qw= 0,08 КВТ/м2
Q=0,08·825,4=66,032 КВТ
Камера замораживания мяса Камера охлаждения мяса Камера хранения охлажденного мяса Камера хранения мороженного мяса
Строительная площадь, Fctp, м2 160 192 460 825,4
Температура в камере, °C -30 0 0 -20
Температура кипения хладагента, t0, °C -40 -10 -10 -30
Теплоприток, Q, КВТ 160 60 46 66,032
5. Определение температуры конденсации холодильного агента
Конденсаторы обеспечиваются водой из оборотной системы водоснабжения. Используется градирня, ее коэффициент эффективности:
где ?-коэффициент эффективности градирни;
tw2 - температура воды, выходящей из конденсатора или входящей в градирню, °C;
tw1 - температура воды, входящей в конденсатор, °C;
tm.т. - температура мокрого термометра (до которой теоритически может охлаждаться поток), °C.
тнаруж. расчет.=21,9 0,15·42=28,2°С tm.т.=18,5°С (по диаграмме) i?н ?=1 тнр тм.т. d где ?t=2-4°C, примем ?t=3°C; ?=0,4 tw2=18,5 3/0,4=26°C tw1=26-3=23°C
tk=(23 26)/2 5=29,5°C
6. Построение циклов холодильных машин lg p
3 2? 2
4 1? 1 i t, °C P, КПА i, КДЖ/кг Vуд, м3/кг
1? -10 2,9 1370
1 -5 2,9 1380
2 29,5 11,6 1580
2? 29,5 11,6 1395
3 29,5 11,6 260
4 -10 2,9 260
Определение удельной холодопроизводительности q0=i1-i4=1380-260=1120 КДЖ/кг
Определение удельной теплоты конденсации qk=i2-i3=1580-260=1320 КДЖ/кг
Определение работы цикла l=i2-i1=1580-1380=200 КДЖ/кг
Определение холодильного коэффициента ?=q0/l=1120/200=5,6
7. Расчет и подбор воздухоохладителей
Расчет и подбор воздухоохладителей для камеры замораживания мяса.
Общая площадь воздухоохладителей:
Fв.о.=46КВТ/100КВТ/м2=460м2, где QF=100 КВТ/м2 - удельный теплоприток.
Выбираем воздухоохладитель марки Я10-АВ2-250.
Характеристики Я10-АВ2-250: Шаг оребрения, мм 17,5/13,4
Площадь теплопередающей поверхности, м2 250
Вместительность, л 150
Длина, м 2,2
Ширина, м 2,0
Высота, м 1,3
Подача вентиляторов, м3/с 4,9x2
Мощность электродвигателей вентиляторов, КВТ1,5x2
Диаметр патрубков, мм 50
Масса, кг 1570
Количество воздухоохладителей:
где F’в.о.=250 м2 - площадь одного воздухоохладителя данной марки
N=460/250?2 шт.
8. Расчет и подбор компрессоров
Температура кипения хладагента to= -10OC
Холодопроизводительность компрессора для данного типа камер ?= 1,05-1,07 - коэффициент транспортных потерь , выбираем ?= 1,05
B= 0,72-0,85 - коэффициент рабочего времени, выбираем B= 0,8
Qokom=46·1,05/0,8=60,4 КВТ
Выбираем компрессор марки А80-7-1, со следующими техническими характеристиками: Теоретическая подача, м3/с 0,058
Мощность двигателя, КВТ 30
Расход воды, м3/ч 0,8
Габаритные размеры, м
Длина 1835
Ширина 900
Высота 1000
Масса, кг 1000
Ne=25 КВТ- по графику
Количество компрессоров: Nkm=Qokom /Qokom 1 = 60,4/ 20= 3 шт где Qokom 1 = 20 КВТ - холодопроизводительность одного компрессора данной марки
Эффективная мощность затрачиваемая в компрессоре: Nэ= 20/3= 6,7 КВТ
Количество теплоты отводимое в компрессоре: Qk -10=?(Qokom Nэ)=60,4 25=85,4 КВТ
Расчет и подбор компрессоров для камер хранения замороженного мяса
Температура кипения хладагента t01 = -30°С
Холодопроизводительность компрессора для данного типа камер ?= 1,05-1,07 - коэффициент транспортных потерь , выбираем ?= 1,05
B= 0,72-0,85 - коэффициент рабочего времени, выбираем B= 0,8
Qokom=66,032·1,05/0,8=86,67 КВТ
Выбираем компрессор марки А80-7-2,со следующими техническими характеристиками [2]: Ступней промсосуда
ПД25 62
Теоретическая подача, м30,058
Мощность двигателя, КВТ 30
Расход воды,м3/ч 0,8
Габаритные размеры, мм
Длина 1835
Ширина 900
Высота 1000
Диаметр патрубков, мм
Всасывающего 70
Нагнетательного 50
Масса, кг 1000
Ne=30КВТ- по графику
Количество компрессоров: Nkm=Q0комп/Q0ком1=3
Q0ком=30 КВТ- холодопроизводительность одного компрессора данной марки
Эффективная мощность, затрачиваемая в компрессоре: Ne=30/3=10 КВТ
Количество теплоты отводимое в компрессоре
Qk-30=? (Q0ком Ne)=86,67 30=116,67 КВТ
Расчет и подбор компрессора для камер замораживания мяса
Температура кипения хладагента t01=-40 0С
Холодопроизводительность компрессора для данного типа камер ?= 1,05-1,07 - коэффициент транспортных потерь , выбираем ?= 1,05
B= 0,72-0,85 - коэффициент рабочего времени, выбираем B= 0,8
Qokom=160·1,05/0,8=210 КВТ
Выбираем компрессор марки А110-7-2 со следующими техническими характеристиками [2]: Теоретическая подача, м3 0,084
Мощность двигателя, КВТ 55
Расход воды,м3/ч 0,5
Габаритные размеры, мм
Длина 2200
Ширина 1215
Высота 1370
Диаметр патрубков, мм
Всасывающего 100
Нагнетательного 65
Масса, кг 2630
Ne=40КВТ- по графику
Количество компрессоров: Nkm=Q0комп/Q0ком1=4
Q0ком=55 КВТ- холодопроизводительность одного компрессора данной марки
Эффективная мощность затрачиваемая в компрессоре: Ne=55/4=13,75 КВТ
Количество теплоты отводимое в компрессоре
Qk-40=? (Q0ком Ne)=210 40=250 КВТ
9. Расчет и подбор конденсатора
Количество теплоты, отводимое в конденсаторе холодильной установки: Qk=Qk -10 Qk-30 Qk-40=85,4 116,67 250=452,07 КВТ
Теплопередающая поверхность конденсатора: Fk=Qk/q
Где q=4 КВТ/м2-плотность теплового поток в конденсаторе; Fk=116 м2
Берем конденсатор марки К-160, со следующими техническими характеристиками [1]: Площадь теплопередающей поверхности, м2 160
Габаритные размеры, мм: Ширина 1050
Высота 1230
Вместимость по хладагенту, м3 1,86
Диаметр патрубков, мм
Вход пара 80
Выход жидкости 32
Масс, кг4292
Количество конденсаторов: N=Fk/Fk1=116/160=1
Где Fk1=160 м2-площадь теплопередающей поверхности одного конденсатора данной марки
10. Расчет и подбор вспомогательного холодильного оборудования
Qk=Vw·?·Cw·?t
Где ?=1000 кг/м3-плотность воды, Cw=4,19 КДЖ/кг·К-теплоемкость воды, ?t=30С
Выбираем насос марки К-20 производительностью 20 м3/ч каждый и один резервный, со следующими техническими характеристиками [1]: Номинальная подача, м3/ ч 20 n=97.10/20=4
Выбираю 5 насоса и 6-ый резервный.
11. Схема холодильной установки
Схема холодильной установки- упрощенное изображение реальной или проектируемой установки, дающее представление как о наличии машин, агрегатов, приборов и других элементов оборудования, необходимое для нормальной эксплуатации установки, так и о их взаимном расположении. Схему холодильной установки можно представить, как состоящую из нескольких узлов, выполняющих определенные функции и имеющие свои специфические особенности.
Схему холодильной установки можно разбить на 3 узла: 1. Узел машинного отделения
2. Узел конденсатора
3. Узел подачи хладагента в испарительную систему
В узел машинного отделения входят следующие элементы: отделители жидкости, компрессор, маслоотделители, маслосборники, арматура, которая находится на линиях, соединяющих эти элементы.
Узел конденсатора включает в себя: конденсатор, линейные ресиверы, трубопроводы, арматура, находящаяся на трубопроводах, соединяющих эти элементы.
Линейный ресивер выполняет следующие функции: 1. Является сборником конденсата, поступающего из конденсатора.
2. Компенсирует неравномерность подачи хладагента в охлаждающие приборы потребителя холода.
3. Является емкостью для сбора хладагента из испарительной системы, во время ремонта или остановки на длительное время.
4. Выполняет функции гидравлического затвора.
Узел подачи хладагента в испарительную систему.
Схема узла подачи, прежде всего, зависит от способа подачи.
Различают 3 способа: 1. Под действием разности давлений конденсации и кипения холодильного агента
2. Под напором столба жидкости
3. Под напором создаваемым насосом
При подаче под действием разности давлений конденсации и кипения холодильного агента узел включает в себя: распределительный корректор, регулирующие вентили, батареи. При работе компрессора на несколько параллельно работающих потребителей этот способ подачи имеет ряд минусов: · Трудно применять в изменяющихся тепловых нагрузках
· Трудно регулировать подачу жидкости таким образом чтобы из испарителя выходил сухой насыщенный пар
При подаче под напором создаваемым насосом узел включает в себя: Циркуляционный ресивер, батареи, насос. При этом в охлаждающие приборы подается в несколько раз больше жидкого холодильного агента, может испаряться.
Циркуляционный ресивер выполняет следующие функции: 1. Создает напор на всасывающей стороне насоса
2. Выполняет функции отделителя жидкости
Список литературы
1. Румянцев «Холодильная техника». 2005 год
2. Крайнев А.А., Соколов В.С. Холодильные установки: Методическое указание к выполнению курсовой работы по дисциплине «Холодильная техника» для студентов - СПБ: СПБГУНИПТ, 1999